DE4117938A1 - Verfahren und vorrichtung zum perforieren einer leiterplatte - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum perforieren einer leiterplatte

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Perforieren einer Leiterplatte, insbesondere zum Herstellen eines Verbindungslochs in einer Mehrlagenleiterplatte zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer in­ neren Leiterstruktur und einer Leiterstruktur auf der Ober­ fläche der Leiterplatte.
Beispiele für die Herstellung eines Verbindungslochs für eine elektrische Verbindung zwischen einer Leiterstruktur auf der Plattenoberfläche und einer inneren Leiterstruktur sind ein Verfahren, bei dem ein bis zu einer Innenlage verlaufendes Blindloch von einem Bohrer in die Leiterplatte gebohrt wird, und ein Verfahren gemäß der nichtgeprüften JP-Patentver­ öffentlichung 58-64 097.
Fig. 6A zeigt den Aufbau einer typischen bekannten Mehrlagen­ leiterplatte. Diese Leiterplatte hat Kupferfolienaußenlagen 1 und 1′, Kupferfolieninnenlagen 2, 2′, ..., Glasgewebelagen 3, 3′, ..., die aus gewirkten Glasfaserbündeln gebildet sind, und Kunststofflagen 4, 4′, .... Die Kunststofflage zwischen der Kupferfolienaußenlage und der Glasgewebelage hat eine Mindestdicke a, und die Kunststofflage zwischen der Kupfer­ folieninnenlage und der Glasgewebelage hat eine Mindestdicke b. Diese Konstruktion gewährleistet die erforderlichen mecha­ nischen und elektrischen Eigenschaften der Leiterplatte.
Fig. 6B zeigt das vorgenannte konventionelle Perforierver­ fahren unter Anwendung eines Bohrers, wobei das gebohrte Blindloch gezeigt ist. Insbesondere ist das Blindloch bis zu einer Tiefe zwischen der ersten und der zweiten Kupferfolien­ innenlage gebildet, wodurch die Kupferfolienaußenlage durch dieses Blindloch mit der ersten Kupferfolieninnenlage ver­ bunden ist.
Die Fig. 7A-7C zeigen ein weiteres konventionelles Perforier­ verfahren, wobei ein mit einem Laserstrahl gebildetes Blind­ loch gezeigt ist. Dabei wird durch Ätzen in einer Kupferfo­ lienaußenlage 1 an einer Stelle, an der das Verbindungs- Blindloch in der Leiterplatte gebildet werden soll, ein Pi­ lotloch 5 geformt, dessen Durchmesser geringfügig kleiner als ein Laserstrahl ist. Dann wird ein CO2-Gaslaserstrahl oder dergleichen durch das Pilotloch 5 auf die Leiterplatte ge­ richtet, um die unter dem Pilotloch 5 befindlichen Teile von Kunststoff- und Glasgewebelagen zu entfernen, so daß das Ver­ bindungs-Blindloch entsteht.
Bei dem obigen konventionellen Verfahren mit Bohrer wird die Tiefe des zu bohrenden Blindlochs entsprechend den Konstruk­ tionswerten in bezug auf die Positionen der Kupferfolien­ innenlagen bestimmt, wobei die Position der Oberfläche der Leiterplatte als ein Standard dient, und der Bohrvorgang wird so ausgeführt, daß das Bohrloch die Position zwischen der ge­ wünschten Kupferfolieninnenlage und der nächsten Kupferfo­ lieninnenlage (tatsächlich zwischen der ersten und der zwei­ ten Kupferfolieninnenlage) erreichen kann. Bei einem Fehler in der Position der Kupferfolieninnenlage oder einem Fehler (die Toleranz beträgt 0,1 mm) in der Dicke der Leiterplatte während der Laminierung der Leiterplatte können also Fälle auftreten, in denen das Bohrloch entweder die Kupferfolien­ innenlage nicht erreicht oder die nächste Kupferfolieninnen­ lage beschädigt wird. In einem späteren Schritt wird auf die Innenfläche des Bohrlochs eine Kupferschicht aufgebracht. Wenn dabei der Durchmesser des Bohrlochs klein ist, kann die Verkupferungslösung aufgrund der Oberflächenspannung nur schwer in das Bohrloch eintreten, da dieses zylindrisch ist, und außerdem staut sich die Verkupferungslösung in dem Bohr­ loch, so daß die resultierende Kupferschicht am Boden des Lochs dünn ist, wie Fig. 8 zeigt. Infolgedessen ist das Sei­ tenverhältnis (das Verhältnis von Lochtiefe zu Lochdurchmes­ ser), das eine zufriedenstellende Metallisierung ermöglicht, begrenzt. Daher wird dieses konventionelle Perforierverfahren in der Praxis nur angewandt, wenn das Blindloch mit einem Durchmesser von mindestens 0,5 mm in den Bereichen der Lei­ terplatte zu bohren ist, in denen hinsichtlich der Laminie­ rungsdicke der Lage der Leiterplatte nur ein kleinerer Fehler vorliegen kann und keine zweite Kupferfolieninnenlage vorhan­ den ist, so daß diese zweite Lage nicht beschädigt werden kann. Dieses konventionelle Perforierverfahren wird also nur angewandt, wenn ein solches Blindloch zum Verbinden der er­ sten Kupferfolienaußenlage mit der ersten Kupferfolieninnen­ lage gebildet werden soll.
Wenn bei dem konventionellen Perforierverfahren mit Laser­ strahl der Laserstrahl durch das Pilotloch (das durch Weg­ ätzen der Kupferfolienlage gebildet ist) auf die Leiterplatte mit den genannten Glasgewebelagen und Kunststofflagen, die die Zwischenlagen der Leiterplatte bilden, gerichtet wird, ist die entfernte Menge an Glasgewebe verschieden von der entfernten Kunststofflagenmenge, und zwar aufgrund verschie­ dener Faktoren wie der Energieaufnahmefähigkeit, der Energie­ absorptionsrate, der unterschiedlichen Energiedichte zwischen der Scharfeinstellungsposition und der nicht scharf einge­ stellten Position sowie der unterschiedlichen Bestrahlungs­ zeit.
Angenommen, die Scharfeinstellungsposition ist als auf der Oberfläche der Kupferfolieninnenlage liegend bestimmt, so wird der Boden des Verbindungslochs relativ befriedigend be­ arbeitet, wie Fig. 7B zeigt, wenn die Dicke H der abzutragen­ den Kunststofflage relativ groß ist; in diesem Fall ist je­ doch die effektive Fläche des Bodens des Verbindungslochs unzureichend. Wenn unter diesen Umständen die Bestrahlung mit dem Laserstrahl fortgesetzt wird, wird der Teil des Verbin­ dungslochs im Bereich seiner Eintrittsöffnung über eine lange Zeit mit einer Energie belichtet, die niedriger als die auf den Bodenteil des Verbindungslochs aufgebrachte Energie ist. Und wenn ferner der Laserstrahl ein Gaußscher Strahl ist, ist der energiearme Teil im Bereich der Bestrahlungsposition ent­ fernt, und es erfolgt ein Zwischenschritt des Schmelzens an­ statt der Sublimierung, und zwar wegen der Beugung des Lichts. Infolgedessen wird die Kunststofflage unter der Kup­ ferfolienaußenlage mit einem Überhang entfernt und wird kar­ bonisiert, wie Fig. 7C zeigt. Außerdem stehen die Glasfasern aus dem Kunststoff mit einer Höhe W nadelartig vor, und ein Teil der Glasfasern, die voluminös sind, liegt an der Ober­ fläche des Lochs bei 6 frei.
Andererseits wird am mittleren Teil des Lochbodens der Kunst­ stoff 4′′ an der Rückseite der Kupferfolieninnenlage aufgrund der übermäßig hohen Energie teilweise verdampft. Infolgedes­ sen wird die Kupferfolieninnenlage um einen Betrag L gehoben, und gleichzeitig wird diese Kupferfolieninnenlage durch die Karbonisierung verschlechtert. Bei dem Verfahrensschritt von Schritt 7B zu Schritt 7C wird ferner der Kunststoff am Loch­ boden von dem Streulicht, das durch unregelmäßige Reflexion an der Oberfläche der Kupferfolieninnenlage bewirkt ist, um einen Betrag W2 entfernt. Diese nachteiligen Erscheinungen sind durch Einstellen der Ausgangsleistung (W/S) des Laser­ strahls und der Bestrahlungsdauer (S) nicht ohne weiteres überwindbar. Der karbonisierte Teil des Kunststoffes an der Innenfläche oder Wand des Lochs kann zwar durch einen che­ mischen Prozeß entfernt werden, dies ist jedoch relativ zeit­ aufwendig. Bei einem solchen chemischen Prozeß wird der Be­ trag des genannten Überhangs sowie die Vorspringstrecke der Glasfasern aus dem Kunststoff weiter vergrößert, so daß beim Aufbringen der Metallisierung auf die Lochoberfläche die Metallisierungslösung nicht zufriedenstellend in das Loch eindringen kann. Infolgedessen ist, wie Fig. 9 zeigt, die Schicht am Lochboden dünn, was einen fehlerhaften Metallisie­ rungszustand bedeutet, der sich wiederum nachteilig auf die Zuverlässigkeit des elektrischen Leiters (des elektrisch lei­ tenden Lochs) auswirkt. Um diese Schwierigkeiten zu vermei­ den, wurde bereits vorgeschlagen, einen speziellen Kunststoff zur Bildung einer Leiterplatte zu verwenden, die von einem Laserstrahl perforiert werden soll, wobei keine Glasfasern verwendet werden. Eine derartige Leiterplatte ist jedoch in der Praxis noch nicht verwendet worden, und zwar wegen ihrer gegenüber konventionellen Leiterplatten schlechteren physika­ lischen Eigenschaften. Auch wenn ein Blindloch zum Verbinden von Kupferfolieninnenlagen mittels Laserstrahl in solchen Teilen einer Mehrlagenplatte (Fig. 6A) gebildet werden soll, deren Kupferfolieninnenlagen einander überlappen, kann doch das gewünschte Loch nicht zufriedenstellend geformt werden, weil der Laserstrahl von der ersten Kupferfolieninnenlage re­ flektiert wird.
Beim Formen des Pilotlochs durch Ätzen treten ferner die nachstehenden Probleme in bezug auf das Herstellungsverfahren und die Präzision auf. Der Vorgang der Bildung von Leiter­ strukturen umfaßt die aufeinanderfolgenden Schritte Ätzen, perforieren, Metallisieren und Ätzen. Daher sind zwei Ätzvor­ gänge notwendig. Außerdem sind der Ätzvorgang vor dem Perfo­ rieren und der Ätzvorgang nach dem Perforieren gesonderte Schritte, so daß sich Fehler bei der Durchführung der obigen Schritte addieren. Dabei kann in extremen Fällen die Lage des durch Ätzen geformten Lochs um ca. 50 µm von der Lage des Teils der Leiterplatte, auf den ein Laserstrahl gerichtet werden soll, abweichen. In einem solchen Fall wird der Über­ hang der Kupferfolie an der Eintrittsöffnung des Lochs noch verstärkt, wie Fig. 10A zeigt, und daher wird der Endbearbei­ tungszustand des Lochs nach dem Metallisieren verschlechtert, wie Fig. 10B zeigt, so daß die Zuverlässigkeit des elektri­ schen Leiters (des metallisierten Lochs) weiter verringert wird.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Perforierverfahrens für eine Leiterplatte, mit dem in einer Leiterplatte in effizienter Weise ein hochzuverlässiges Kontaktloch gebildet wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird durch die Erfindung eine Vor­ richtung zum Perforieren einer Leiterplatte angegeben, die umfaßt: einen Laserbearbeitungskopf zum Bearbeiten der Lei­ terplatte mittels eines Laserstrahls und einen Bohrkopf zum Bearbeiten der Leiterplatte mittels eines Bohrers.
Im Gebrauch werden unter Anwendung eines Bohrers des Bohr­ kopfs vorbestimmte Bereiche einer Kupferfolienaußenlage und ihrer angrenzenden Kunststofflage entfernt oder bis zu einer Tiefe angebohrt, die kurz vor einer Kupferfolieninnenlage endet, und anschließend wird der Laserbearbeitungskopf in Deckung mit einem durch die Kupferfolienaußenlage gebohrten Pilotloch gebracht, und dann wird ein Laserstrahl von dem Laserbearbeitungskopf aufgebracht und entfernt den restlichen vorbestimmten Bereich der Kunststofflage, wodurch ein bis zur Kupferfolieninnenlage verlaufendes Blindloch gebildet wird.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1A bis 1D Querschnitte eines Teils einer Leiterplatte zur Verdeutlichung des Verfahrens nach der Erfindung zum Perforieren einer Leiterplatte;
Fig. 2A bis 2D den Fig. 1A-D ähnliche Ansichten, die ein modifi­ ziertes Verfahren zum Perforieren zeigen;
Fig. 3A bis 3D den Fig. 1A-D ähnliche Ansichten einer weiteren Modifikation des Verfahrens zum Perforieren;
Fig. 4A bis 4D den Fig. 1A-D ähnliche Ansichten einer anderen Modifikation des Verfahrens zum Perforieren;
Fig. 5 eine Perspektivansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung; und
Fig. 6A bis 10B Ansichten zur Verdeutlichung von konventionellen Verfahren zum Perforieren von Leiterplatten.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Perforierverfahrens. Diese Vorrichtung umfaßt ein Bett 101, einen auf dem Bett 101 in Richtung des Pfeils X verfahr­ baren X-Tisch 102, einen auf dem X-Tisch 102 in Richtung des Pfeils Y verfahrbaren Y-Tisch 103 und einen Ständer 104, der auf dem Bett 101 so befestigt ist, daß er sich über die X- und Y-Tische 102 und 103 erstreckt. An einem vorbestimmten Teil des Ständers 104 ist ein Bohrkopf 105 fest montiert. An dem Bohrkopf 105 ist eine Spindel gelagert, die um eine Kopf­ achse drehbar und in Richtung eines Pfeils Z bewegbar ist, wobei die Spindel einen Bohrer 6 haltert. Ein Motor 107 treibt die Spindel in Z-Richtung. Ein Laserbearbeitungskopf 108 ist an dem Ständer 104 fest montiert und befindet sich in einem vorbestimmten Abstand von dem Bohrkopf 105. Ein Laser­ generator 109 ist an einem vorbestimmten Teil des Ständers 104 fest montiert. Eine Leiterplatte 110 ist auf dem Y-Tisch 103 gehaltert.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird nachstehend das Verfahren zum Perforieren der Leiterplatte 110 mit der obigen Vorrichtung beschrieben. Der X-Tisch 102 und der Y-Tisch 103 werden in Richtung der Pfeile X bzw. Y verfahren, um den zu perforierenden Teil der Leiterplatte 110 in eine Stellung unter dem Bohrer 6 zu bringen, der in der Spindel des Bohr­ kopfs 105 befestigt ist.
Dann wird der Bohrer 6 abgesenkt zur Bildung eines Pilotlochs 5 in der Leiterplatte 110, indem eine Kupferfolie 1 auf der Oberfläche der Leiterplatte 110, eine Kunststofflage 4 und Glasgewebelagen (Glasfaserlagen) 3 und 3′ in solcher Weise entfernt werden, daß der Boden dieses Bohrlochs 5 von einer Kupferfolieninnenlage 2 einen Abstand (eine Höhe) h hat. Dann werden der X-Tisch 102 und der Y-Tisch 103 in X- bzw. Y-Rich­ tung verfahren, um das Pilotloch 5 in eine Stellung unter dem Laserbearbeitungskopf 108 zu bringen.
Dann wird der Lasergenerator 109 eingeschaltet, so daß auf die Oberfläche der Kupferfolieninnenlage 2 ein konvergenter Laserstrahl 7 so gerichtet wird, daß der Durchmesser des Laserstrahls 7 an der Eintrittsöffnung des Lochs 5 allgemein gleich dem Durchmesser des Lochs 5 ist, wie Fig. 2C zeigt, so daß die restliche Kunststofflage 4′ von der Höhe h bis zur Oberfläche der Kupferfolieninnenlage 2 entfernt wird. Zu die­ sem Zeitpunkt wird die Kupferfolieninnenlage 2 nicht bearbei­ tet, da der Laserstrahl 7 von ihr reflektiert wird. Bei die­ sem Perforierverfahren kann praktisch nur der Kunststoff im Bereich der Brennpunktslage, wo die Energiedichte am höchsten ist, entfernt werden, und außerdem kann dieses Entfernen von Kunststoff durch Bestrahlen mit niedriger Energie erfolgen, die 1/3 bis 1/5 der konventionell notwendigen Energie be­ trägt. Auch wenn also eine Lichtbeugung erzeugt wird, wenn es sich um einen Gaußschen Laserstrahl handelt, und auch wenn Streulicht von der Kupferfolieninnenlage erzeugt wird, ist der Einfluß auf die Innenfläche oder Wand des Bohrlochs gering, und der Kunststoff wird in solcher Weise entfernt, daß am Boden des Lochs eine abgerundete Ecke gebildet wird, wie Fig. 1C zeigt. Daher wird die Innenfläche des Lochs gleichmäßig und glatt bearbeitet derart, daß die beim Stand der Technik auftretenden Erscheinungen wie das Vorstehen von nadelartigen Glasfasern von der Innenfläche des Lochs, die Ausbildung der distalen Enden der Glasfasern zu voluminöser Konfiguration sowie die Karbonisierung des Kunststoffs kaum auftreten. Auch erfolgt weder eine Verdampfung einer Kunst­ stofflage 4′′ an der Rückseite der Kupferfolieninnenlage 2 noch eine Verformung dieser Kupferfolieninnenlage.
Bei diesem Perforierverfahren kann ein Blindloch gebildet werden, dessen Seitenverhältnis 30-40% kleiner als bei dem konventionellen Bohrverfahren ist, und daher kann ein tie­ feres Blindloch mit dem gleichen Durchmesser gebildet werden. Da ferner die Eintrittsecke an der Kupferfolienaußenlage 1 durch das Beugungslicht gerundet ist, kann eine Metallisie­ rungslösung leicht in das Loch eintreten, so daß eine ver­ minderte Stauung der Metallisierungslösung stattfindet. In­ folgedessen treten weniger Defekte an der Beschichtung auf, so daß die Zuverlässigkeit erhöht wird. Dies ermöglicht die Bildung (Bearbeitung) des Lochs mit kleinem Durchmesser. Da außerdem der Laserstrahl den Kunststoff nur bis zur Oberflä­ che der gewünschten Kupferfolieninnenlage entfernt, wird die nächstfolgende Kupferfolieninnenlage nicht beschädigt.
Bei dem Perforierverfahren können mit dem Bohrvorgang die Kupferfolienaußenlage 1, die Glasgewebelagen 3 und 3′, die Kunststofflagen 4 und 4′, die Kupferfolieninnenlage 2, die Glasgewebelagen 3′′ und 3′′′ und eine Kunststofflage 4′′′ ent­ fernt werden, und somit kann ein Blindloch gebildet werden, das die Kupferfolienaußenlage 1 mit der tiefer liegenden der beiden überlappten Kupferfolieninnenlagen verbindet.
Die Fig. 3A-3D zeigen ein modifiziertes Perforierverfahren. Die Teile, die denjenigen der Fig. 1A-1D entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Bohrer 6′ hat eine Schneide mit flachem distalem Ende und ist zu seinem distalen Ende hin (zum Unterende in der Zeichnung) unter einem Winkel verjüngt, der allgemein gleich dem Kon­ vergenzwinkel des Laserstrahls ist. Nach Entfernen einer Kupferfolienaußenlage 1, von Glasgewebelagen 3 und 3′ und von Kunststofflagen 4 und 4′ unter Verwendung dieses Bohrers 6′ hat ein Bohrloch eine der Außenform des distalen Endab­ schnitts des Bohrers 6′ entsprechende verjüngte Form. In die­ sem Fall ist der Neigungswinkel der Umfangswand des verjüng­ ten Bohrlochs allgemein gleich dem Konvergenzwinkel des La­ serstrahls, und wenn der am Boden des Lochs verbliebene Teil der Kunststofflage 4′ durch den Laserstrahl entfernt werden soll, kann der Laserstrahl ohne jede Behinderung auf den Boden des Lochs gerichtet werden, so daß die Energie ver­ lustfrei effizient genützt werden kann. Gleichzeitig bear­ beitet der so aufgebrachte Laserstrahl aber nicht die Um­ fangswand des Bohrlochs, so daß nachteilige Auswirkungen auf die Bohrlochinnenwand vermieden werden. Da ferner das Loch eine allgemein konische Form hat, kann eine Metallisierungs­ lösung den Boden des bearbeiteten Lochs in einem späteren Me­ tallisierungsvorgang leicht erreichen, wodurch die Zuverläs­ sigkeit erhöht wird.
Die Fig. 4A-4D zeigen ein weiteres modifiziertes Perforier­ verfahren, wobei unter Verwendung des gleichen Bohrers wie in den Fig. 3A-3D eine Leiterplatte (Mehrlagenleiterplatte) mit einer Vielzahl von Kupferfolieninnenlagen bearbeitet wird. Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3A-3D hat hier der Boden des Bohrlochs eine konische Form, die der Außenform des distalen Endabschnitts des Bohrers 6′ ent­ spricht. Daher ist die Ecke am Boden des mit einem Laser­ strahl bearbeiteten Lochs abgerundet, und eine spätere Metal­ lisierung kann zufriedenstellend durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Erfindung die Leiterplatte mit dem Bohrkopf perforiert, und anschließend wird sie mit dem Laserbearbeitungskopf bearbeitet. Daher kann die Leiterplatte, die die Kupferfolienaußenlage, die Glasge­ webelagen und die Kunststofflagen aufweist, fehlerfrei bear­ beitet werden. Gleichzeitig kann ein Loch mit kleinem Durch­ messer oder großer Tiefe, das ein großes Seitenverhältnis hat, gleichmäßig gebildet werden. Bei einigen Ausführungs­ formen des Verfahrens hat die Außenform des distalen End­ abschnitts des Bohrers einen Winkel, der allgemein gleich dem Konvergenzwinkel des Laserstrahls ist, und daher wird der Einfluß des Laserstrahls auf die Umfangswand des Bohrlochs minimiert, und die Bearbeitung des Bodens des Lochs durch den Laserstrahl kann in einfacher Weise erfolgen, und außerdem kann die Metallisierung im nächsten Schritt zufriedenstellend durchgeführt werden. Auf einer Leiterplatte, die die mit die­ sem Verfahren gebildeten Bohrlöcher mit kleinem Durchmesser aufweist, können die elektronischen Komponenten sehr dicht angeordnet werden, und der Abstand zwischen den Leiterstruk­ turen kann verkürzt werden. Daher wird die Betriebsgeschwin­ digkeit der elektronischen Schaltung erhöht, und der Rausch­ grenzwiderstand wird verbessert.

Claims (7)

1. Verfahren zum Perforieren einer Leiterplatte, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Laserbearbeitungskopfs und eines Bohrkopfs;
Bearbeiten eines Außenlagenteils der Leiterplatte unter Anwendung entweder des Laserbearbeitungskopfs oder des Bohr­ kopfs, die dem Außenlagenteil gegenüberstehen; und
anschließendes Bearbeiten eines Lagenteils der Leiter­ platte, der angrenzend an den Außenlagenteil innen liegt, unter Anwendung der jeweils anderen Einheit von Bohrkopf oder Laserbearbeitungskopf.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte eine Mehrlagenleiterplatte mit Schicht­ struktur ist, die eine Vielzahl von elektrisch leitenden Lagen und eine Vielzahl von Isolierlagen aufweist.
3. Verfahren zum Perforieren einer Leiterplatte, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Laserbearbeitungskopfs und eines Bohr­ kopfs;
Entfernen eines vorbestimmten Bereichs einer Kupferfolien­ außenlage der Leiterplatte mit einem Bohrer des Bohrkopfs, der der Kupferfolienaußenlage gegenübersteht, unter Bildung eines Pilotlochs; und
anschließendes Richten eines Laserstrahls von dem Laserbe­ arbeitungskopf durch das Pilotloch auf eine Kunststofflage der Leiterplatte, die angrenzend an die Kupferfolienaußenlage innen liegt, unter Abtragen des mit dem Pilotloch in Deckung befindlichen Bereichs dieser Kunststofflage.
4. Verfahren zum Perforieren einer Leiterplatte, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Laserbearbeitungskopfs und eines Bohr­ kopfs;
Entfernen eines vorbestimmten Bereichs einer Kupferfolien­ außenlage der Leiterplatte mit einem Bohrer des Bohrkopfs, der der Kupferfolienaußenlage gegenüberliegt, unter Bildung eines Pilotlochs; und
anschließendes Richten eines Laserstrahls von dem Laserbe­ arbeitungskopf durch das Pilotloch auf eine Kunststofflage der Leiterplatte, die angrenzend an die Kupferfolienaußenlage innen liegt, unter Abtragen des mit dem Pilotloch in Deckung befindlichen Bereichs der Kunststofflage und Bilden eines Blindlochs, das bis zu einer Kupferfolieninnenlage verläuft, die angrenzend an die Kunststofflage innen liegt.
5. Verfahren zum Perforieren einer Leiterplatte, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Laserbearbeitungskopfs und eines Bohr­ kopfs;
Entfernen von vorbestimmten Bereichen einer Kupferfolien­ außenlage und der daran angrenzenden Kunststofflage der Lei­ terplatte bis zu einer Tiefe, die kurz vor einer Kupferfo­ lieninnenlage endet, die angrenzend an die Kunststofflage innen liegt, unter Anwendung eines Bohrers des Bohrkopfs, der der Kupferfolienaußenlage gegenüberstehend angeordnet ist; und
anschließendes Richten eines Laserstrahls von dem Laser­ bearbeitungskopf auf den Rest des vorbestimmten Bereichs der Kunststofflage unter Abtragen dieses Restes und Bilden eines Blindlochs, das bis zu der Kupferfolieninnenlage verläuft.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Umfangswand des durch Bohren mit dem Bohrkopf gebildeten Pilotlochs allgemein gleich dem Kon­ vergenzwinkel des vom Laserbearbeitungskopf aufgebrachten Laserstrahls ist.
7. Vorrichtung zum Perforieren einer Leiterplatte, gekennzeichnet durch
einen Laserbearbeitungskopf (108) zum Bearbeiten der Lei­ terplatte (110) mit einem Laserstrahl;
einen Bohrkopf (105) zum Bearbeiten der Leiterplatte mit einem Bohrer (6); und
eine dem Laserbearbeitungskopf (108) und dem Bohrkopf (105) gegenüberstehend angeordnete Leiterplattentragvor­ richtung (103, 102).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110202638A (zh) * 2019-06-12 2019-09-06 惠州市盈帆实业有限公司 一种复合电路板的沉头孔的制作方法
CN112238502A (zh) * 2020-09-07 2021-01-19 昆山苏新电子有限公司 一种可收集碎片的电路板生产用钻孔装置
CN114378540A (zh) * 2022-01-21 2022-04-22 厦门聚视智创科技有限公司 一种厚铝基板材的曲面加工方法
AT525945A3 (de) * 2022-02-21 2024-03-15 KSG GmbH Verfahren zum Herstellen einer Mehrlagen-Leiterplatte mit einer Sackloch-Kontaktierung und Mehrlagen-Leiterplatte

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07336055A (ja) * 1994-06-06 1995-12-22 Hitachi Seiko Ltd レーザ加工方法及びその装置
JPH1093251A (ja) * 1996-09-10 1998-04-10 Airex:Kk 多層プリント基板の加工方法
JP5248418B2 (ja) * 2009-06-15 2013-07-31 新光電気工業株式会社 多層配線基板の製造方法
CN102400561B (zh) * 2011-11-11 2014-04-02 张梦之 一种纸蜂窝复合墙体的安装方法
CN103458626A (zh) * 2013-08-09 2013-12-18 北大方正集团有限公司 一种制作盲孔的方法以及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5864097A (ja) * 1981-10-14 1983-04-16 株式会社日立製作所 多層印刷回路板の製造方法
DE4002326A1 (de) * 1989-01-27 1990-08-02 Hitachi Seiko Kk Verfahren und vorrichtung zum perforieren einer gedruckten schaltungsplatte

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60180687A (ja) * 1984-02-28 1985-09-14 Sony Corp プリント配線基板の加工方法
JPS6195792A (ja) * 1984-10-17 1986-05-14 Hitachi Ltd 印刷配線板の製造方法
JPS6182788U (de) * 1984-11-02 1986-05-31

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5864097A (ja) * 1981-10-14 1983-04-16 株式会社日立製作所 多層印刷回路板の製造方法
DE4002326A1 (de) * 1989-01-27 1990-08-02 Hitachi Seiko Kk Verfahren und vorrichtung zum perforieren einer gedruckten schaltungsplatte

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110202638A (zh) * 2019-06-12 2019-09-06 惠州市盈帆实业有限公司 一种复合电路板的沉头孔的制作方法
CN112238502A (zh) * 2020-09-07 2021-01-19 昆山苏新电子有限公司 一种可收集碎片的电路板生产用钻孔装置
CN114378540A (zh) * 2022-01-21 2022-04-22 厦门聚视智创科技有限公司 一种厚铝基板材的曲面加工方法
AT525945A3 (de) * 2022-02-21 2024-03-15 KSG GmbH Verfahren zum Herstellen einer Mehrlagen-Leiterplatte mit einer Sackloch-Kontaktierung und Mehrlagen-Leiterplatte

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